【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于大扭矩螺杆芯轴表面强化工艺，涉及一种防止橡塑机械大扭矩螺杆芯轴加工和热处理变形、降低表面粗糙度及气体软氮化提升表面硬度的方法。
技术介绍
1、大扭矩螺杆芯轴广泛应用于各种大型装备制造业，包括石化行业、橡胶行业等，起到支撑、连接、传递扭矩、转动等作用。芯轴是其领域中大型装备制造机组中的核心部件，芯轴的强度、使用寿命等更是直接影响着整个大型机组的使用寿命。常用芯轴的材料为高强度合金钢，目前存在着表面硬度低、表面粗糙度差、寿命低等问题。芯轴常见的失效形式为疲劳断裂，更换芯轴不但增加了机组的使用成本，并且由于更换时间较长，还会对用户造成难以估计的停产损失。
2、因此，为了提高螺杆芯轴的使用寿命，本专利技术提出一种针对螺杆长径比20-27、扭矩150000-200000n·m、热处理状态为调质的渐开线花键芯轴表面的强化技术，通过提高芯轴的表面质量，减少应力集中状态，提升芯轴的疲劳极限，实现芯轴在使用寿命方面的提升。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中的问题，通过多组螺杆芯轴断裂失效分析结果对比、芯轴材料疲劳实验及有限元应力应变计算，得出满足理想状态的芯轴表面性能是：花键表面粗糙度在ra0.8-ra1.6范围内，花键表面硬度在500-900hv范围内，芯轴直线度≤0.2mm。花键表面粗糙度高，工作中将形成应力集中；芯轴表面硬度偏低及耐磨性能低将形成局部疲劳磨损；直线度不好将形成螺杆元件干涉。常规的芯轴制造工艺情况下，渐开线花键采用滚刀铣齿加工而成，粗糙度只能达到ra
2、基于此，本专利技术通过改进芯轴加工工艺，在通常工艺的基础上增加粗铣花键和随后去应力退火工艺，以此来降低芯轴加工过程中的残余应力，进而控制芯轴表面氮化后的变形量，定制12米深度的井式气体氮化炉，控制炉温、炉气均匀性来实现芯轴表面硬度达到500-900hv，同时直线度≤0.2mm。针对芯轴花键不同部位的结构特性，结合不同的工装设计出一套特殊的打磨抛光工艺来实现芯轴花键表面粗糙度达到ra0.8-ra1.6。最终实现螺杆芯轴疲劳寿命的提升。
3、本专利技术所采用的技术方案是：
4、一种大扭矩螺杆芯轴表面强化方法，所述螺杆的长径比为20-27，扭矩为150000-200000n·m；芯轴的直径为160-250mm，长度为8000-11000mm；该方法包括以下步骤：
5、步骤1：按改进后的螺杆芯轴加工方法完成螺杆芯轴1的成型加工。
6、步骤2：将铣完花键的螺杆芯轴1转运并放置到芯轴分度装置4上，通过芯轴分度装置4的圆周转动实现螺杆芯轴的花键齿变位。
7、步骤3：人工或机器人夹持机构8持笔式抛磨仪5、气动打磨机6、毛毡轮7、浮动打磨工具9进行一系列相应的动作实现螺杆芯轴表面光化。
8、步骤4：将表面光化后的螺杆芯轴1置于深井式渗氮炉2内进行表面渗氮工序，实现螺杆芯轴的表面硬化。
9、本专利技术的有益效果：本专利技术提出了一种大扭矩螺杆芯轴表面强化方法，采用气体氮碳共渗方法，相比于普通的芯轴加工工艺，该方法在提高了表面硬度的同时，还具备较好的韧性，具有较小的裂纹敏感性，较好的耐腐蚀性以及变形小且可控的优点。气体氮碳共渗后可在芯轴表面形成压应力，通过多次对比实验发现其表面抗疲劳性能提升约20％。
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1.一种大扭矩螺杆芯轴表面强化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大扭矩螺杆芯轴表面强化方法，其特征在于，所述步骤1具体过程如下：
3.根据权利要求1或2所述的一种大扭矩螺杆芯轴表面强化方法，其特征在于，所述步骤3中，抛磨螺杆芯轴，花键齿表面、齿根、齿顶粗糙度达Ra0.4-1.6；具体过程如下：
4.根据权利要求1或2所述的一种大扭矩螺杆芯轴表面强化方法，其特征在于，所述步骤4中，将螺杆芯轴置入深井式氮化炉中，CO2气体百分比设为1％-10％，温度控制在500-600℃，时间4-6h，渗层深度0.1-0.6mm，表面硬度500-1000HV。
5.根据权利要求3所述的一种大扭矩螺杆芯轴表面强化方法，其特征在于，所述步骤4中，将螺杆芯轴置入深井式氮化炉中，CO2气体百分比设为1％-10％，温度控制在500-600℃，时间4-6h，渗层深度0.1-0.6mm，表面硬度500-1000HV。
6.根据权利要求1、2或5所述的一种大扭矩螺杆芯轴表面强化方法，其特征在于，该表面强化方法所针对的待加工
...【技术特征摘要】
1.一种大扭矩螺杆芯轴表面强化方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种大扭矩螺杆芯轴表面强化方法，其特征在于，所述步骤1具体过程如下：
3.根据权利要求1或2所述的一种大扭矩螺杆芯轴表面强化方法，其特征在于，所述步骤3中，抛磨螺杆芯轴，花键齿表面、齿根、齿顶粗糙度达ra0.4-1.6；具体过程如下：
4.根据权利要求1或2所述的一种大扭矩螺杆芯轴表面强化方法，其特征在于，所述步骤4中，将螺杆芯轴置入深井式氮化炉中，co2气体百分比设为1％-10％，温度控制在500-600℃，时间4-6h，渗层深度0.1-0.6mm，表面硬度500-1...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈玉海，刘辉，马超，倪祖峰，白雪松，陈海澜，王俊博，毛有军，
申请(专利权)人：大连橡胶塑料机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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